600MW汽轮机调节保安系统在宁海电厂的应用

600MW汽轮机调节保安系统在宁海电厂的应用

许宇高勋业

神华浙江国华浙能发电有限公司浙江宁海315612

摘要：汽轮机的启动运行及安全保护是通过汽轮机控制系统实现的，为了使汽轮机更安全、可靠、准确地控制，其控制系统经过发展，以数字技术为基础的电液控制系统得以实现。本文通过介绍这种控制系统在神华浙江国华浙能发电有限公司宁海电厂600MW汽轮机上的应用，简要分析其工作原理及工作流程。

关键词：调节保安系统；数字式电液控制系统；高压抗燃油系统

1、引言

神华浙江国华浙能发电有限公司宁海电厂600MW汽轮机的调节保安系统采用数字式电液控制系统（DEH），液压部分采用高压抗燃油系统（EH）。调节保安系统大致可分为DEH系统（电子部分），EH供油系统，EH执行机构，危急保安系统、ETS（电子部分）和TSI系统几大部分。

2、DEH系统

汽轮机组采用由纯电调和液压伺服系统组成的数字式电液控制系统（DEH），提供了以下几种运行方式：操作员自动控制；汽轮机自启动；自同期运行；DCS远控运行；手动控制。通过这几种运行方式，可以实现汽轮机控制的基本功能如转速控制、功率控制等。

工程师站和操作员站的画面是主机控制接口，它是用来传递指令给汽轮机和获得运行所需的资料。正常运行时使用键盘、鼠标直接对CRT画面上的按键进行操作，画面可以通过画面主菜单调用，也可在画面之间相互切换。

控制方式：用来表示机组目前所有的控制方式。这些方式分操作员自动、汽轮机自动控制、遥控、以及自动同期。

控制设定：主要显示实际值、设定值、目标值和速率。实际值、运行机组的实际转速或负荷将被显示。设定值显示在系统目标变化过程中当前所要达到的目标值。速率显示设定值向目标值变化的快慢。目标值显示转速或负荷变化最终要求的目标。当设定值向目标值变化时，为了指示变化在运行中，HOLD（保持）将变成GO（运行）。

反馈状态：表示机组反馈回路的当时状态。例：功率反馈回路在使用，则显示功率回路IN（功率回路投入），如功率回路没有投入，将显示功率回路OUT（功率回路切除）。

阀门方式：说明机组正在运行的阀门方式。如主汽阀控制TC（THROTTLEVALVECONTROL）或高压调节阀控制GC（GOVERNERVALVECONTROL）。还显示主汽阀—调节汽阀转换（TV—GVXFERINPROGRESS）、阀门试验状态。另外，还提供单阀/顺序阀切换功能。

限制设定：显示当前各限制器投入状态和限制值。在限制的页面上，任一限制所起作用时，相应的报警信息将在屏幕上出现。包括阀门位置限制、高负荷限制、低负荷限制和运行人员可调整的主蒸汽压力限制等。

3、EH系统

EH系统的总的功能是接受DEH信号操纵汽轮机的进汽阀以调节通过汽轮机的蒸汽流量，满足汽轮机转速及负荷调节的要求。因此EH系统实际上是DEH控制装置的执行机构。EH系统控制再热主汽门的油动机，在汽机复置（挂闸）后，即将再热主汽门开启到全开位置；控制主汽门及高中压调门的油动机将汽轮机进汽阀门控制到由DEH控制器发出的电气信号所要求的相应位置上。EH系统除正常控制进汽阀门的开度外，还包括在危急情况下自动关闭油动机的装置（卸载阀）。

EH系统可分为EH供油系统、EH执行机构。

EH供油系统是以高压抗燃油作为工质，为各执行机构及安全部套提供动力油源并保证油的品质。EH供油系统是一个全封闭定压系统，它提供控制部分所需要的全部动力油。整个系统由油箱、冷油器、滤油器、高压蓄压器、低压蓄压器、各种压力控制阀、油泵及马达等组成。由汽机转子直接带动的主油泵除通过注油器将润滑油供给汽轮机及发电机的轴承外，还供给机械超速遮断装置以及手动遮断装置用油，后者产生的安全油将通过隔膜阀与EH系统连结在一起。

EH执行机构用来直接控制各汽阀的开度。EH执行机构共包含有主汽门油动机2台，高压调门油动机4台，再热主汽门油动机2台和再热调节汽阀油动机4台。油动机的开启、关闭或开度的大小均由DEH的电信号控制，同时还设有由AST油压控制的联锁保护功能。阀门开启由抗燃油压力来驱动，而关闭是靠操纵座上的弹簧力。执行机构的油缸，属单侧进油的油缸，液压油缸与一个控制块连接，在这个控制块上装有隔离阀、快速卸荷阀和逆止阀等。加上不同的附加组件，可组成二种基本形式的执行机构（即开关型和控制型执行机构）。另外，在油动机快速关闭时，为了使蒸汽阀碟与阀座的冲击应力保持在允许的范围内，在油动机活塞尾部采用液压缓冲装置，可以将动能累积的主要部分在冲击发生的最后瞬间转变为流体的能量。

经计算机运算处理后的欲开大或者关小汽阀的电气信号由伺服放大器放大后，在电液转换器—伺服阀中将电气信号转换成液压信号，使伺服阀主阀移动，并将液压信号放大后控制高压油的通道，使高压油进入油动机活塞下腔，油动机活塞向上移动，经杠杆带动汽阀使之启动，或者是使压力油自活塞下腔泄出，借弹簧力使活塞下移关闭汽阀。当油动机活塞移动时，同时带动两个线性位移传感器，将油动机活塞的机械位移转换成电气信号，作为负反馈信号与前面计算机处理送来的信号相加，由于两者的极性相反，实际上是相减，只有在原输入信号与反馈信号相加后，使输入伺服放大器的信号为零后，这时伺服阀的主阀回到中间位置，不再有高压油通向油动机下腔或使压力油自油动机下腔泄出，此时汽阀便停止移动，并保持在一个新的工作位置。

4、ETS危急保安系统

ETS（电子部分）是汽机的紧急停机装置，它根据汽轮机安全运行要求，接受就地一次仪表、TSI二次仪表及其他系统要求汽机停机的信号，控制停机电磁阀，使机组紧急停机，保护汽轮机。危急保安系统由危急遮断控制块、隔膜阀、超速遮断机构和综合安全装置等组成，为系统提供超速保护及危急停机等功能。ETS装置通过各传感器监测着汽轮机的运行情况，具体监测的参数为：汽机超速110%、EH油压低、润滑油压低、冷凝器真空度低、推力轴承磨损（轴向位移大）、由用户决定的遥控遮断信号。ETS系统应用了双通道概念，允许重要信号进行在线试验，在线试验时仍具有保护功能。试验时，一个通道中的电磁阀失磁打开将使该通道遮断。但若要使自动停机遮断总管压力骤跌以关闭汽机的蒸汽进口阀门，二个通道必须都要遮断。

隔膜阀是低压油危急保安系统与EH系统之间的一个接口，其主阀的进口通AST母管，出口通回油。隔膜阀的关闭依靠隔膜上方引入的低压安全油压，开启依靠弹簧力。通过隔膜阀的作用，可以将低压油危急保安系统（如危急遮断器，手动停机装置等）的停机信号（低压安全油压力低）传递给EH系统（泄去AST油压）。

ETS报警监视着进入ETS系统的现场信号和其他系统来的跳闸输入信号，若某个报警情况出现，相应的指示灯就会由绿色变为红色。当每一个通道的传感器处在以下的报警状态，如：EH油压低，轴承油压低，冷凝器真空低或者三个超速通道中有两个传感器指示超速，汽机就遮断。

参考文献：

[1].翁一武.大型汽轮机控制系统的技术现状及发展.热能动力工程.2000

[2].陈向东.汽轮机数字电液控制系统技术的应用现状与发展.浙江电力.2004

[3].张少康.汽轮机数字电液控制系统技术应用研究.科技创新与应用.2014